仿鯉魚機(jī)器魚推進(jìn)性能的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、研究和模仿魚類運(yùn)動(dòng)，從而制造出可以在海洋中高效穿梭的航行器，是人類開發(fā)和利用海洋的一個(gè)重要手段。本文以鯉魚為原型，設(shè)計(jì)制造了一條可實(shí)現(xiàn)大角度S型擺動(dòng)，外形逼真的仿生機(jī)器魚，并測(cè)試了該機(jī)器魚可承受的運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍。以其為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)研究了剛性、彈性的圓尾、鯉魚尾、金槍魚尾的系泊推進(jìn)力，比較了不同形狀的剛、彈性尾鰭的推進(jìn)性能。研究發(fā)現(xiàn)彈性尾鰭讓機(jī)器魚的平均推力隨振幅和頻率的變化更平穩(wěn);在擺動(dòng)頻率處于中高段時(shí)，展弦比較大的尾鰭剛性比彈性能產(chǎn)生

2、更大的推力;展弦比較小的尾鰭，彈性比剛性能產(chǎn)生更大的推力。運(yùn)用FLUENT動(dòng)網(wǎng)格模塊，編寫UDF，對(duì)機(jī)器魚運(yùn)動(dòng)及其流場(chǎng)進(jìn)行了二維數(shù)值模擬研究，得到升阻力系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律，與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了比較;分析了尾流渦街、壓力云圖;間接得到特定工況下魚體自推進(jìn)速度，從而驗(yàn)證了機(jī)器魚運(yùn)動(dòng)工況設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)兩種展弦比的尾鰭在兩種尾鰭運(yùn)動(dòng)方式下的流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究，得到了推力、側(cè)向力、阻升比的差異。研究表明，當(dāng)工況和運(yùn)動(dòng)方式相同時(shí)，金槍魚尾